(北京大學 王樹峰 編譯自Michael Schirber. Physics, April 27, 2020)
經過▂數十年的努力，人們慢慢理解了飛蟲飛行的奧秘。如今，飛蟲仿生機器人又帶來更多發現。
盡管果蠅的身體＠瘦弱，但它卻具有一流的飛行能力。它舞動翅膀的肌肉每秒鐘可運動200個來回，是整個星球上♀運動最快的肌肉之一。
年復一年，生物學家不斷研ξ 究飛蟲飛行的奧秘，但早期研究並不成功。80年前的理論計算顯示黃蜂是不能飛行的，它的翅♀膀太小，扇動的速度也太慢，沒辦法產生足夠的升力讓壯碩的身體漂浮在空中∮。這種︼推理的錯誤之處在於假定飛機或鳥類的空氣動力學原理可以應用到蜜蜂和蒼蠅身上，而實際上飛蟲的飛行方式完全不同》。
如果像鳥類那樣上下扇動翅膀，那麽一只厘米大小的飛蟲需要以極快的速度扇動翅膀才能№產生足夠的升力。但是，黃蜂已經是每秒▃鐘扇動250次翅膀，蚊子則是扇動600次。加州理工學院的生物學家Dickinson說：“飛蟲扇動翅╱膀的能力是有極限的。”它們克服極限的方法就是前後移動翅膀，並把翅膀以高角度傾斜，因此飛蟲』翅膀的運動更像遊泳或者踩水。在前向伸展翅膀時，翼面大約與水平面傾斜45°，因此會向下推動空氣，從而獲得升力∏。向後扇動翅膀時，翼面則呈現135°傾角，因此仍然會向下推動空氣獲得〓升力。
這些80mg的飛蟲仿生飛行機器人是首批厘米級飛行器之一，由哈佛大學的Rob Wood小組開發
而對於飛〓機來說，一個比較大的翼面傾角(葉片攻角)卻是個災難性的設計，過於陡峭▲的斜面會使其突然失去升力，迅速下墜，這種現象稱為空氣動力失速。對於飛蟲為什麽不會失速的關鍵解釋則是來自於 1990年對飛↑蟲仿生機器的研究，比如 Dickinson實驗室的機械蒼蠅 (Robofly)和英國劍橋大學Charlie Ellington創造的 拍擊器 (Flapper)。這些仿生機器人的實驗揭示了稱為“翼前緣渦流”的微弱渦流。它會產生一個吸引翅膀向上的負壓，從而避免了失卐速。但這種策略的壞處就是空氣阻力更大。飛蟲感受到的升力—阻力比◆率接近1，只是鳥類的1/10，飛機的 1/100。Dickinson說： “從飛行器的角度來看，飛蟲的效率簡直低到可笑。所以，他們會很快⌒把燃料消耗光，於是時時刻刻都會感到饑餓。”
2013年，西雅圖華盛頓大學的機器人工程師Fuller和√哈佛大學的Rob Wood等人發布了第一代機器蜂(Robobee)。這是一種翼展3cm，可扇動翅膀的機器人。這臺80mg重★的線控機械可以在空中懸停7s，並且可以進行可控的飛行。Fuller最近做出了100mg重量，可自由飛行的∞機器人。它攜帶了小型微處理器來控制翅膀。可以預見未來某一天，一群這樣的小型機器在倒塌的建築物中尋☉找幸存者，監視嫌疑犯，或者監控可燃氣體泄露。
機器人也幫Ψ助生物學家了解飛蟲的機動性。與鳥類不同，飛蟲沒有尾翼控制方↘向。早期對果蠅的觀察表明，它們的轉彎僅包括側翻和俯仰變化【，而沒有偏航(身體方向在水平面上的改變)。荷蘭代爾夫特理工大學∩的Muijres與同事一起使用稱為DelFly的無尾自由飛行機◣器人探索了飛蟲的可操縱性。他們在飛行器的快速機動期間關閉了偏航控制 。令人驚訝的是，竟然發現DelFly會自動偏ζ航以保持直線飛行。“事實證明，存在一種空氣動力學耦合機制，如果能∞產生適量的側傾和俯仰扭矩，那麽它就會改變身體的方向，實現偏航”，Muijres說。
加州大學ω 聖地亞哥分校的生物力學專家Gravish說：“人們對飛蟲輕而易舉的飛行能力贊嘆不已。”對於研究的未◆來，他同意強大的計算機模擬可以更接近於復制飛蟲飛行中發生的事情。同時，他更相信通過創建↙機械模型並查看其自身表現，可以獲得更直觀的理解。他認為，距離建造一個可以長時間獨立飛行的微型機器人還」有很長的路要走。
